最后一题是这个试卷中最有意思的一道题,也不是原来教材中有的,题目的内容是:
阿基里斯是希腊传说中最善于跑步的神,速度是每秒20米;海龟则是人间最缓慢的几种动物之一速度是每秒钟2米。一天一只海龟和阿基里斯进行了一场赛跑。
乌龟从阿基里斯前方100米的位置开始。假设阿基里斯现在的位置是a,海龟的位置是t,为了追上海龟阿基里斯必须先到t的位置。
当阿基里斯到达t的时候,海龟已经到达了前方10米t1当阿基里斯到达t1的时候,海龟已经到达了再前方1米t2;以此类推。
当阿基里斯到达海龟之前的位置时,海龟多少会向前爬出一段距离,所以可以得出结论,阿基里斯是永远追不上乌龟的。
问:请沿着题目所说的思路判断,论证阿基里斯永远追不上海龟的结论是否正确?如果阿基里斯能够追上乌龟,追上时候的距离是多少?
姜听云看完了最后一题,不禁一笑,心道:这个题不是古希腊数学家芝诺的那个著名的“追龟”诡辩题吗?
这道题如果用小学生的思路去解决,只需要计算100(20-2)20就可以计算出追上时候的距离是10009。但是如果用极限概念的思路解题就麻烦多了。
姜听云想了一下,提笔在试卷上写道:
1,按照题目中的思路,追上时候的距离s=100+10+1+110+……
要证明这个无限数列的结果是个有限值,第一步要推理出等比公式。
sn=a+aq+aq2+……+aqn-1
在公式左右同乘以q,得出:qsn=aq+aq2+……+aqn
两个公式互减,得出(1-q)sn=a-aqn=a(1-qn)
则sn=a(1-qn)(1-q)
2,第二步,要推导q介于0-1中间时候,n趋于无限大时候的另一个公式。